科学网-Inorganics 华东理工大学李大伟教授和陈斌斌博士团队——室温下席夫碱反应驱动碳点的大规模合成-MDPI开放科学的博文

Inorganics 华东理工大学李大伟教授和陈斌斌博士团队——室温下席夫碱反应驱动碳点的大规模合成

2025-5-21 16:45

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文章引言

碳点纳米探针因其可调控的发光特性、优异的稳定性以及良好的生物相容性，在生物传感与成像领域中发挥着不可替代的作用。目前，常见的碳点制备方法通常需要高温或高压条件，导致高能耗，且在反应过程中易产生副产物，使后续纯化过程变得复杂。近日，华东理工大学李大伟教授、陈斌斌特聘副研究员团队在 Inorganics 期刊上发表了题为“Large-Scale Synthesis of Carbon Dots Driven by Schiff Base Reaction at Room Temperature”的文章，开发了一步室温席夫碱反应来制备绿色荧光碳点，不仅表现出典型的激发依赖的荧光发射以及显著的浓度依赖发射特征。利用碳点和多柔比星 (DOX) 之间的内滤效应，通过比率荧光法实现了碳点对DOX的高灵敏和选择性检测 (图1)。该工作构建的碳点探针在生物分析和生物成像方面具有潜在的应用前景，为碳点的功能拓展及纳米探针设计提供了新思路。

图1. CDs的室温合成及其DOX比率传感的示意图。

研究过程与结果

本文以四乙烯五胺 (TEPA) 和2,5-二羟基-1,4-苯醌 (DB) 为原料在室温条件下通过简单的席夫碱交联反应合成了发光碳点。碳点不仅表现出激发依赖的发射特性，还表现出浓度依赖的发射特性。图2显示，碳点 (2.5 µg/mL) 的最大激发波长为410 nm，对应的最大发射波长为492 nm。而随着碳点的浓度从2.5 µg/mL增加到400 µg/mL，碳点的最大发射波长从492 nm逐渐红移至621 nm，最大发射区域由蓝色变为红色。碳点的绝对荧光量子产率为15.30%，且表现出良好的化学稳定性，适用于化学传感领域的应用。

图2. CDs的光学性质和稳定性。

在DOX的存在下，碳点在492 nm处的荧光被猝灭，而在590 nm处出现一个新的荧光发射峰，因此将碳点作为比率荧光探针用于DOX的检测。如图3所示，两个荧光强度比 (I590/I492) 在0.1-40 µM和40-110 µM范围内分别与DOX浓度呈现出良好的线性相关性，检出限为 0.029 µM。本文提出的碳点对DOX检测表现出良好的选择性以及抗干扰能力，使其在复杂样品分析中具有很好的应用前景。

图3. DOX检测的灵敏度和选择性。

碳点检测DOX的猝灭机制主要归因于内滤效应。如图4所示，DOX的紫外可见吸收光谱与碳点的发射光谱有明显重叠，并且碳点的荧光寿命和加入不同浓度DOX (10 µM、20 µM、50 µM、100 µM) 后碳点的荧光寿命保持一致。此外，当碳点中加入DOX时没有出现新的吸收带，表明碳点和DOX之间没有形成新的复合物。这些结果证实了内滤效应是DOX诱导碳点荧光猝灭的原因。